A solubilidade relativa dos sulfatos do grupo 2 é dada abaixo
Sal
solubilidade relativa
MgSO 4
1
CaSO 4
SrSO 4
BaSO 4
Explique as razoes para essa tendência na solubilidade em termos das mudanças da entalpia de rede e entalpia de hidratação.
Sal | solubilidade relativa |
MgSO 4 | 1 |
CaSO 4 |
|
SrSO 4 |
|
BaSO 4 |
|
Passo 1
O enunciado mostra que a solubilidade dos sulfatos
decresce fortemente ao descer o grupo 2. Queremos explicar essa tendência usando as entalpias de rede (energia necessária para separar o sólido iônico) e de hidratação (energia liberada quando os íons se solvatam).
Passo 2
Escrevemos a entalpia global de dissolução como a soma da energia para quebrar a rede e da energia de hidratação:
em que
(endotérmico) e
(exotérmico). Quanto mais negativo for
, mais favorecida a dissolução.
Passo 3
Ao descer o grupo 2, o raio do cátion
aumenta (
). Isso faz com que a entalpia de rede
decresça (isto é, a magnitude necessária para separar a rede fica menor), mas essa redução é relativamente suave, porque a carga
permanece a mesma.
Passo 4
Por outro lado, a entalpia de hidratação
depende fortemente da densidade de carga do cátion. Íons menores e mais densos liberam muita energia ao solvatar, então
é muito negativo para
e vai ficando cada vez menos negativo para
. A queda em
ao descer o grupo é bem maior que a queda em
.
Passo 5
Como
deixa de compensar a endotermia de rede, o valor de
torna-se cada vez menos negativo (e até positivo), tornando a dissolução menos favorecida. Assim, a solubilidade dos sulfatos diminui drasticamente de
para
.
Resposta
A solubilidade decresce porque, ao descer o grupo, a entalpia de rede diminui só ligeiramente (rede um pouco mais fraca), mas a entalpia de hidratação fica muito menos exotérmica. Como a hidratação não compensa a quebra da rede, a dissolução torna-se energeticamente menos favorável e a solubilidade cai.